Kondisi tersebut mengakibatkan elektron bergerak dengan kecepatan yang mendekati kecepatan cahaya. Ketika kecepatan elektron mencapai tingkat ekstrem, hukum fisika klasik tidak lagi mampu menjelaskan perilakunya.
"Efek relativistik menjadi sangat penting untuk unsur-unsur golongan 11 dan 12, tempat emas dan merkuri berada," katanya kepada Live Science.
Penyusutan Kulit Atom Merkuri
Efek relativistik ini memicu penyusutan yang signifikan pada kulit terluar atom merkuri. Dampaknya, elektron menjadi semakin dekat dengan inti atom dan semakin sulit berpartisipasi dalam ikatan logam.
>>> Pemerintah Terbitkan Panda Bond untuk Perkuat Rupiah di Pasar China
"Mereka menunjukkan kepada kita apa yang disebut maksimum efek relativistik, dan kulit terluar atom-atom ini menyusut sebagai hasilnya.
Ini sangat besar. Untuk merkuri, sekitar 20%," kata Schwerdtfeger.
Penyusutan ini membatasi kemampuan elektron untuk bergerak bebas dan membangun ikatan yang kuat. Akibatnya, titik leleh merkuri merosot drastis hingga berada di bawah suhu kamar.
Tantangan Simulasi dan Persamaan Dirac
Para ilmuwan sempat menghadapi tantangan besar saat mencoba menjelaskan fenomena ini menggunakan simulasi komputer.
Persamaan Schrödinger yang biasa dipakai dalam mekanika kuantum tidak mampu menggambarkan perilaku elektron yang bergerak sangat cepat.
"Persamaan Schrödinger yang biasanya menggambarkan kemungkinan posisi partikel seperti elektron tidak memenuhi prinsip relativitas Albert Einstein," jelas Schwerdtfeger.
Oleh karena itu, peneliti harus beralih menggunakan persamaan Dirac yang lebih kompleks. Pendekatan ini membutuhkan kemampuan komputasi yang tinggi untuk memproses data.
Simulasi Modern Menemukan Jawaban
Perkembangan teknologi komputasi modern akhirnya membantu ilmuwan membangun model simulasi proses peleburan merkuri secara akurat. Peneliti menggunakan metode yang dikenal sebagai teori fungsional densitas.
Melalui pendekatan tersebut, tim peneliti berhasil membuktikan bahwa efek relativistik menurunkan titik leleh merkuri secara drastis. Penurunan ini mencapai ratusan derajat jika dibandingkan dengan model tanpa efek relativistik.
>>> Bahlil Lahadalia Bentuk Tim Pengadaan Energi Primer PLN
"Dengan menggunakan apa yang kami sebut teori fungsional densitas, kami dapat menetapkan bahwa titik leleh diturunkan lebih dari 200 derajat Celcius [360 F] oleh efek relativistik," katanya.
